[发明专利]一种开关型荧光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种开关型荧光碳点及其制备方法和应用，所述荧光碳点是一种N，S共掺杂荧光碳点(N,S‑CDs)，其制备方法，包括如下步骤：(1)称取葡萄糖，加入浓度50～95％的硫酸，搅拌均匀，然后逐滴加入乙二胺；(2)用超纯水洗涤步骤(1)形成的产物，过滤，除去不溶物得上清液；(3)将上清液冻干，得到黄色粉末，即为开关型荧光碳点。N,S‑CDs和N,S‑CDs/Cr(VI)基于内滤效应分别对Cr(VI)和AA具有良好的选择性和灵敏度，可免标记地识别和连续测定Cr(VI)和AA，检测Cr(VI)和AA的线性范围宽，检测限低。N,S‑CDs可用于检测水中的Cr(VI)及食品中的AA。基于该体系对Cr(VI)和AA的特异性识别可构筑分子水平的“AND”逻辑门。此外，所制备N,S‑CDs生物相容性好，还可用于多通道细胞成像及活细胞内Cr(VI)和AA的测定。

技术领域

本发明涉及荧光碳点，具体是一种开关型N，S共掺杂的荧光碳点及其制备方法，以及该碳点在检测Cr(VI)和抗坏血酸中的应用。

背景技术

碳点(Carbon dots，CDs)是一种于2014年发现的新型碳基纳米材料，具有许多优越的特性，如优异的光学性能，良好的水溶性，低毒性，廉价易得且具有卓越的生物相容性。基于这些优势，CDs广泛应用于许多领域，如细胞成像技术、环境监测、药物输送和靶向成像等。铬化合物广泛存在于许多行业，如焊接、金属表面处理和皮革鞣制等。环境中的铬(Cr)主要存在两种价态，即Cr(Ⅲ)和Cr(VI)。Cr(VI)可引起人体呼吸和消化系统疾病、贫血和癌症。Cr(VI)通常以Cr₂O₇^2-形式存在，可溶性好且毒性高。美国环保署正在审查Cr(VI)对健康影响数据，并可能对未来饮用水中Cr(VI)的含量设定限制。因此，Cr(VI)的测定非常重要。

抗坏血酸(ascorbic acid,AA)是一种具有抗氧化特性的水溶性天然有机化合物，是新鲜水果，蔬菜和许多生物中广泛存在的重要维生素。作为一种高活性物质，它参与许多代谢过程。近年来，AA作为保护体内自由基损伤的成员之一引起了人们的关注，如它的抗衰老、严重烧伤后复苏和抗癌等作用。因此高选择性、高灵敏度和高准确度的AA测定分析方法是必须的。

CN201610054676.9公开了一种N,P,S共掺杂的荧光碳点，该碳点可以用来检测Cr(VI)、MnO₄^-和AA，但该发明专利以生物菌类(酵母菌、或大肠杆菌、或金色葡萄球菌或黑曲霉)为碳源，采用水热合成法，反应温度为160-240℃，产物需透析不少于3天。该发明所用反应物容易得到，合成反应温度高，制备周期长，且当Cr(VI)、MnO₄^-共存时，检测Cr(VI)需先处理MnO₄^-。

CN201711455408.8公开了一种可以检测Cr(VI)的碳点及其制备方法，将反应物置于高压反应釜中，于150-250℃烘箱中反应5-50小时，通过大孔树脂吸附，体积排阻凝胶或透析纯化后，得到目标碳点。该发明反应条件为高温高压，反应时间长，后处理繁琐。

以上碳点的制备方法均存在反应温度高、反应时间长及后处理复杂的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种开关型荧光碳点及其制备方法，所述荧光碳点的制备方法原料易得，反应不需高温高压，反应时间短，后处理简单，易于实现批量生产；所制备碳的点水溶性和生物相容性好，可用于细胞成像及环境和细胞内Cr(VI)和AA的测定。

本发明提供的一种开关型荧光碳点的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取葡萄糖，加入浓度50～95％的硫酸(体积百分含量)，搅拌均匀，然后逐滴加入乙二胺；

(2)用超纯水洗涤步骤(1)形成的产物，过滤，除去不溶物得上清液；